WO2022013080A1 - Thermally activatable pressure relief device - Google Patents

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WO2022013080A1
WO2022013080A1 PCT/EP2021/069107 EP2021069107W WO2022013080A1 WO 2022013080 A1 WO2022013080 A1 WO 2022013080A1 EP 2021069107 W EP2021069107 W EP 2021069107W WO 2022013080 A1 WO2022013080 A1 WO 2022013080A1
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WO
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blocking element
blocking
pressure relief
relief device
inlet channel
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/069107
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German (de)
French (fr)
Inventor
Klaus Perthel
Original Assignee
PTEC - Pressure Technology GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/36—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves actuated in consequence of extraneous circumstances, e.g. shock, change of position
    • F16K17/38—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves actuated in consequence of extraneous circumstances, e.g. shock, change of position of excessive temperature
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C37/00—Control of fire-fighting equipment
    • A62C37/08—Control of fire-fighting equipment comprising an outlet device containing a sensor, or itself being the sensor, i.e. self-contained sprinklers
    • A62C37/10—Releasing means, e.g. electrically released
    • A62C37/11—Releasing means, e.g. electrically released heat-sensitive
    • A62C37/14—Releasing means, e.g. electrically released heat-sensitive with frangible vessels

Definitions

  • the invention relates to a thermally activatable pressure relief device with a supporting body, in particular a bursting body, according to the preamble of claim 1.
  • Thermally activatable pressure relief devices are regularly used in combination with shut-off valves for safe closure of pressurized fluid reservoirs.
  • the thermally activatable pressure relief device serves as a safety device that is intended to prevent a strong increase in pressure in a fluid reservoir due to thermally induced expansion of the fluid by the fluid being released into the environment at a predefined temperature.
  • pressure relief devices from extinguishing devices that automatically release extinguishing agents at a certain temperature.
  • the automatic draining of the fluid is achieved by a temperature-sensitive support body, which changes its shape at a predefined temperature and thereby enables a blocking element to be displaced, which releases a connecting channel between the fluid reservoir and the environment.
  • the temperature-sensitive supporting body can be a melting body that melts above a predefined temperature.
  • the support body is a thermoplastic body that softens above a predefined temperature.
  • Supporting bodies made of a shape memory alloy are also known, which have a transformation temperature at a predefined temperature, with the supporting body changing its shape when the transformation temperature is exceeded.
  • the temperature-sensitive support body is a bursting body that bursts above a predefined temperature, thereby enabling the blocking element to be displaced.
  • a bursting body is particularly sensitive to mechanical stress. In these designs, alternating loads in particular sometimes lead to damage to the bursting body and, as a result of the damage, to an undesired triggering of the thermally activatable pressure relief device.
  • a safety device for an extinguishing agent container with a closure body and a bursting body is known from utility model DE 202 10 704 U1, in which the bursting body rests against a shaped piece that is supported by a spring assembly.
  • the support by means of a helical compression spring serves to protect against unintentional triggering of the safety device and to compensate for the length tolerance.
  • the bursting body bursts due to an increased ambient temperature, it releases the blocking element (closing body).
  • DE 10 2009 000 800 A1 also discloses a safety device for a pressurized gas container with a thermal triggering device, which includes a bursting body which is mounted at one end on a support which has claw-shaped spring arms on its circumference.
  • a bursting body which is mounted at one end on a support which has claw-shaped spring arms on its circumference.
  • the bursting body is mounted in such a way that an offset of the axes, different temperature expansions and component tolerances can be compensated for and vibration excitations can be damped.
  • the prior art compliant supports can reduce the dynamic loads on the support bodies.
  • the supported static forces on the other hand, continue to be absorbed by the supporting body.
  • the document EP 1 918 621 A1 also shows a safety device for a compressed gas container with an inlet channel that leads axially to the blocking body, which is connected to the compressed gas container, and an outlet channel that leads radially away from the blocking body.
  • the invention is therefore based on the object of providing a thermally activatable pressure relief device in which the forces acting on the support or bursting body are reduced.
  • the thermally activatable pressure relief device described here comprises a housing with at least one inlet channel and at least one outlet channel.
  • the housing defines the outer shape of the pressure relief device and has a device for connecting the pressure relief device to a fluid-carrying system, e.g. a fluid reservoir or a fluid-carrying line system.
  • the fluid reservoir can be a pressurized gas reservoir, for example, or a liquid reservoir.
  • a fluid-carrying line system can be, for example, the water supply of an extinguishing system.
  • a sealed thread or a sealed plug-in connection can be provided in the area of the inlet channel, for example. Of course, other connection devices can also be used.
  • the fluid from the fluid-carrying system is fed to the pressure relief device via the inlet channel.
  • the fluid can be discharged into the environment via the at least one outlet channel arranged in the housing of the pressure relief device.
  • the inlet channel and the outlet channel are connected via a receiving space arranged in the housing.
  • a blocking element is arranged in the receiving space and can be moved between a blocking position and a release position.
  • the blocking element located in the blocking position blocks a flow of fluid from the inlet channel to the outlet channel.
  • the blocking element blocks the passage of fluid to the outlet channel in the blocking position, so that the fluid-carrying system is tightly closed.
  • the pressure relief device is therefore closed in this first configuration, in which the blocking element is in the blocking position.
  • the pressure relief device Due to the receiving space sealed off by the blocking element, the pressure relief device has a high-pressure area and a low-pressure area in the closed state.
  • the braid pressure area includes the inlet channel and the adjoining fluid-carrying area up to a seal that interacts with the blocking element.
  • the seal separates the high-pressure area from the low-pressure area.
  • the low-pressure area is the area of the pressure relief device on the other side of the seal.
  • the blocking element Due to the temperature-related change in shape of the support body, in the case of a bursting body due to bursting at a predefined temperature, the blocking element is released and is no longer fixed relative to the housing. It can move in one direction from the locked position be moved to the release position. In the release position, the passage of the fluid from the inlet channel to the outlet channel is released and the fluid can flow out through the outlet channel.
  • the inlet channel arranged in the housing opens transversely to the direction of movement of the blocking element in a side wall of the receiving space in the region of an opening section that is filled by the blocking element in the blocking position.
  • This configuration has the advantage that the fluid flows essentially in the radial direction towards the blocking element.
  • the inflow of fluid from the inlet channel takes place axially to the blocking element, i.e. in the direction of movement of the blocking element, so that the entire end face of the blocking element is subjected to the high pressure of the inflowing fluid.
  • the inflow of the pit pressure fluid takes place radially. A force generated by the high pressure therefore also acts primarily radially and therefore not in the direction of movement of the blocking element.
  • the radially acting force is absorbed by the housing and not by the support body, which supports the blocking element in the direction of movement.
  • the radial force can be completely eliminated by suitably designing the sealing arrangement.
  • the axial force in the direction of movement can also be eliminated completely or limited to a desired amount.
  • the orientation of the opening of the inlet channel transversely to the direction of movement of the blocking element can mean either at right angles to the direction of movement or with an inclination of the longitudinal axis of the inlet channel to the direction of movement.
  • the inclination can be from 30° to 90°, preferably 60° to 90° to the direction in which the blocking element is moved.
  • the mouth section is sealed in the direction of movement of the blocking element in relation to the end faces at the axial ends of the blocking element.
  • the receiving space for the blocking element can be a bore and the blocking element can be a shut-off piston, in particular a cylindrical shut-off piston.
  • the circular cross-section bore and cylindrical shut-off piston are easy to manufacture and seal.
  • the inflowing fluid can be introduced radially to the shut-off piston.
  • the inlet channel and the outlet channel can also each be a bore.
  • the receiving space with the outlet channel axially adjoining it can be a first bore and the inlet channel can be a second bore running transversely thereto.
  • the pressure relief device may include an arrangement for generating a force acting in the direction of movement.
  • this force can be generated by a prestressed compression spring that presses the blocking element in the direction of the release position.
  • One end of the compression spring is supported against the housing and the other end of the compression spring against the blocking element.
  • the compression spring pushes the blocking element into the release position and the fluid can escape from the outlet channel.
  • the opening section of the inlet channel can be sealed off directly from the surface of the locking element.
  • the pressure of the fluid in the inlet channel then presses the blocking element against the housing wall opposite the inlet channel.
  • the blocking element can also be sealed off from the receiving space by means of two sealing rings (O-rings).
  • the blocking element can be cylindrical.
  • On its surface two sealing ring are arranged ge, which are supported against the inner surface of the receiving space, which has the shape of a circular bore.
  • the two sealing rings are at a distance from one another in the axial direction of movement of the blocking element.
  • the opening of the inlet channel lies between these sealing rings, so that the opening section extending from the first sealing ring to the second sealing ring forms the high-pressure area.
  • the two sealing rings seal off this opening section from the end faces of the blocking element.
  • the pressure outside the sealing rings is low. If the diameter of the blocking element is the same in the area of the sealing rings, the same axial force acts on the blocking element in opposite directions towards the two end faces of the blocking element. In this case, these axial forces cancel each other out and no axial force is generated in the direction of movement of the blocking element by the pressure of the fluid.
  • the blocking element can have a different diameter in the area of the first sealing ring than in the area of the second sealing ring.
  • the force acting on the blocking element in the axial direction depends on the pressure in the high-pressure area between the sealing rings and on an effective surface via which the fluid present on the high-pressure side of the sealing ring generates a force on the blocking element. If the effective area on the sealing ring close to the support body or bursting body is larger than on the sealing ring remote from it, a force is produced which presses the blocking element in the direction of movement towards the support body.
  • the support body can be a closed glass flask, which forms a best body and is filled with a fluid that expands when the temperature increases.
  • the construction of the bursting body and on the The pressure acting on the bursting body by the fluid contained in the bursting body are matched to one another in such a way that the pressure of the fluid contained in the bursting body expanding with an increase in temperature causes the bursting body to burst at a predefined temperature. In other words, the bursting body bursts at a certain temperature.
  • the locking element is then pressed toward the bursting body into the release position by the force of the compression spring or by the force due to the fluid in the braid pressure area, or by a combination of both forces.
  • the pressure relief device can also include an intermediate element, which is arranged in the housing between the blocking element and the bursting body and which serves to transmit a force from the blocking element to the bursting body.
  • the intermediate element is supported with one end on the intact bursting body. With its other end, the intermediate element holds the blocking element in its blocking position when the bursting body is intact.
  • the intermediate element can also have a holder for a compression spring, which presses the intermediate element towards the bursting body. When the bursting body bursts, the compression spring pushes the intermediate element into the area previously occupied by the bursting body.
  • the blocking element can, for example, protrude into an opening in the intermediate element and be connected to it in a non-positive manner, so that it can only be released from the intermediate element with considerable force. In this case, the intermediate element entrains the blocking element into the open position when it is pressed by the compression spring into the area that was previously filled by the bursting body.
  • the outlet channel and the receiving space can have any orientation relative to one another.
  • the outlet channel can be a bore.
  • a coaxial orientation of the bores in the outlet channel and the bore in the receiving space is advantageous. It is particularly advantageous if the bore of the outlet channel and the bore of the receiving space have a common longitudinal axis and the outlet channel is opposite to the direction of movement of the blocking element. opposite direction is oriented.
  • the blocking element moves in the axial direction in the direction of movement from the blocking position to the release position, in which it is essentially in the area where the support body/bursting body was previously.
  • the outlet channel is located at the end of the blocking element remote from the support body/bursting body, so that the fluid can flow out here unhindered.
  • FIG. 1 is a perspective side view of a pressure relief device according to the invention.
  • FIG. 2 is a side view of the pressure relief device of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a front view of the pressure relief device of FIG. 1 looking into the inlet port.
  • 4 is a sectional view of the pressure relief device of FIGS. 1-3 with the rupture body intact and the locking element in the locking position.
  • FIG. 5 is a sectional view corresponding to FIG. 4 with the locking element in the released position.
  • the thermally activatable pressure relief device 2 shown in the figures comprises a housing 4 with an inlet channel 6 and an outlet channel 8.
  • the housing 4 also has a thread 10 arranged on the inlet channel for connecting the pressure relief device 2 to a fluid-carrying system, for example a compressed gas tank (not shown), on.
  • a thread 11 is arranged, to which a fluid line can be connected when the escaping fluid can be routed from the outlet channel to another location. If the escaping fluid can exit directly at the housing 4, the thread 11 can be omitted.
  • a receiving space 12 (FIGS. 4 and 5) is arranged in the housing between the inlet channel 6 and the outlet channel 8 .
  • the housing 4 is an elongate member with an axially extending bore having a plurality of successive sections.
  • the middle section of the bore forms the receiving space 12 for a blocking element, namely the shut-off piston 14.
  • the inlet channel 6 opens into the receiving space 12 in the radial direction.
  • a bursting body 16 , an intermediate element 18 and a compression spring 20 are also arranged in the receiving space 12 .
  • An axial end of the receiving space 12, which is in the figures above is closed by a closure stop 26 fen.
  • the sealing plug 26 has an external thread on its peripheral surface that is screwed into an internal thread of the housing 4 .
  • the receiving space 12 forms an elongated, essentially rotationally symmetrical recess in the housing 4.
  • the outlet channel 8 and the receiving space 12 are aligned with one another and thus have a common longitudinal axis.
  • the inlet channel 6 and the receiving space 12 are orientated transversely to one another.
  • the inlet channel 6 opens into a side wall of the receiving space 12 in such a way that the longitudinal axis of the inlet channel 6 and the longitudinal axis of the receiving space 12 are orthogonal to one another.
  • the area of the receiving space 12 at which the inlet port 6 opens forms a mouth portion 34 for the intake port 6 and has a slightly larger diameter than the adjacent areas of the receiving space 12.
  • About the mouth portion 34 is the receiving space 12 from the Inlet channel 6 a fluid (not shown) supplied.
  • the seals are two O-rings 22 and 23, which are arranged between the locking element 14 and the inner surface of the receiving space 12 and have an axial distance from one another.
  • the blocking element 14 is designed as a rotationally symmetrical shut-off piston, which is slidably arranged in the receiving space 12 in the longitudinal direction.
  • the locking element 14 has three sections when viewed in the longitudinal direction. A first end portion 28 is oriented toward the rupture body 16, upward in the drawings. A second end section 30 lies on the side of the locking element 14 which is directed away from the bursting body 16 and forms its end lying at the bottom in the drawings. A third, middle section 32 is located between the first and second sections of the locking element 14.
  • the first end section 28 is provided with an external thread in the upper area and is screwed into an internal thread of the intermediate element 18 .
  • the external thread is followed by an unthreaded area of the first end section 28 which has a reduced diameter compared to the middle section 32 .
  • An upper sealing ring 22 is mounted on this unthreaded area of the first end section 28 .
  • a first spacer sleeve 21 is located between the upper sealing ring 22 and the intermediate element 18.
  • the second end section 30 is also provided with an external thread onto which a threaded sleeve 33 is screwed.
  • the external thread is followed by a threadless area of the second end section 30 with a reduced diameter, on which a lower sealing ring 23 is mounted.
  • Another spacer sleeve 25 is arranged between the lower sealing ring and the threaded sleeve 33 .
  • the cross-sectional area of the first end portion 28 of the locking member 14 and the cross-sectional area of the second end portion 30 of the locking member 14 are approximately similar in size along the longitudinal axis.
  • the third, middle section 32 has a larger diameter than the first end section 28 and the second end section 30 of the blocking element 14. This middle section 32 lies in the mouth section 34 of the receiving space 12 when the blocking element 14 is in the blocking position shown in FIG located.
  • the first end section 28 and the second end section 30 of the locking element 14 have a slightly smaller diameter than the receiving space 12, so that an O-ring 22 or 23 can be arranged between these end sections 28, 30 and the inner wall of the receiving space 12 .
  • the O-rings 22 seal the mouth section 34 in a gas-tight manner in relation to the upper and lower region of the receiving space 12 and thus in a gas-tight manner in relation to the upper and lower end face of the blocking element 14 .
  • the mouth section 34 has a radial widening between the two O-rings 22, 23, into which the inlet channel 6 opens.
  • the pressure of the fluid in the inlet channel 6 prevails, which is generally considerably higher than the ambient pressure. This creates a high-pressure area in the mouth section 34 and a low-pressure area beyond the O-rings 22, 23.
  • the hydrostatic pressure of the fluid in this high-pressure area within the mouth section 34 acts on the blocking element 14 located in the blocking position and generates forces via the surfaces of the blocking element 14 .
  • the force components of the pressure acting on the element 14 in the radial direction cancel out due to its rotational symmetry.
  • the axial force components depend on the cross-sectional area of the blocking element 14 in the area of the seals, namely the O-rings 22 and 23 .
  • the diameter of the locking element 14 in the first, upper Endab section 28 may be slightly larger than in the second, lower end portion 30 . Consequently, the upward compressive forces of the fluid in the high-pressure orifice portion 34 are greater than the downward compressive forces, and the compressive forces urge the locking member 14 upward.
  • the resulting pressure forces acting upwards are much smaller than in known embodiments in which the inlet channel leads to the end face of the blocking element and the high pressure is applied to the entire end face. In the closed configuration of the pressure relief device 2 shown in FIG.
  • the first end of the intermediate element 18 directed downwards has a recess which encompasses the upper region of the first end section 28 of the locking element 14 .
  • the recess at the first end of the intermediate element 18 has a diameter that is smaller than the diameter of the first end section 28 of the locking element 14, so that the intermediate element 18 is connected to the locking element 14 by a press fit in the exemplary embodiment.
  • the intermediate element 18 is supported against the bursting body 16 with a second, upper end of the intermediate element 18 .
  • the second end of Intermediate element 18 has a circumferential collar which is accommodated in the receiving space 12 with a small amount of play.
  • the top of the second end of the intermediate element 18 has a recess which receives the lower end of the bursting body 16 .
  • the bursting body 16 is an elongate, rotationally symmetrical, thin-walled, closed glass bulb which extends in the longitudinal direction of the receiving space 12 .
  • the bursting body 16 At the upper end of the bursting body 16, which faces away from the intermediate element 18, the bursting body 16 has a pin 24 which protrudes into a recess of a screw plug 26, which is screwed into an internal thread arranged at the upper end of the receiving space 12 and the Housing 4 closed.
  • the bursting body 16 is held securely in its position by the pin 24 located in the recess.
  • the bursting body 16 supported axially on the screw plug 26 fixes the blocking element 14 in its blocking position, which is shown in FIG. 4, via the intermediate element 18.
  • the bursting body 16 contains a fluid, usually a liquid, which expands when the temperature increases, so that the pressure on the inner surface of the bursting body 16 increases.
  • the receiving space 12 has a widening radially around the bursting body, so that the jacket surface of the bursting body 16 has no contact with the inner surface of the housing 4 .
  • the lateral surface of the bursting body 16 is not supported by the housing 4 and the pressure exerted by the fluid contained in the bursting body 16 on the lateral surface of the bursting body 16 leads to a bursting of the bursting body 16 at a predetermined limit temperature.
  • the bursting body 16 consequently forms a supporting body for the blocking element 14 and avoids its displacement in the axial direction.
  • the bursting body releases the movement of the blocking element 14 in the axial direction and allows the fluid to flow from the inlet channel 6 to the outlet channel 8 .
  • the cross-sectional areas of the first end section 28 and the second end section 30 of the blocking element 14 are of the same size, no axial force generated by the high-pressure fluid flowing through the inlet channel 6 acts in the longitudinal direction on the blocking element 14.
  • the pressure relief device has a compression spring 20 which an axial force on the intermediate element 18 in the direction of the bursting body 16 exerts.
  • the compression spring 20 is designed as a helical spring which surrounds the intermediate element 18 .
  • the helical spring 20 is pretensioned and is supported with a lower end on an annular shoulder surface in the receiving space 12 of the housing and with the other upper end against the collar of the intermediate element 18 . Due to the preload voltage of the compression spring 20, an upward force is exerted on the bursting body via the intermediate element 18.
  • the blocking element 14 is in the blocking position.
  • the pressure relief device is in a standby state in which a flow of fluid from the inlet channel 6 to the outlet channel 8 is shut off. If the limit temperature is exceeded, the bursting body 16 bursts, as a result of which the intermediate element 18 and the blocking element 14 are no longer supported against the bursting body 16 .
  • the prestressed compression spring 20 expands and thereby moves the intermediate element 18 and the locking element 14 held thereon by the above-mentioned press fit into the release position.
  • This second configuration of the pressure relief device 2 is shown in FIG.
  • the intermediate element 18 and the upper end section 28 of the blocking element 14 have been moved upwards into the area in which the intact bursting body 16 was previously (see FIG. 4).
  • the outlet channel 8 is connected to the inlet channel 6 via the receiving space 12 so that a flow can flow through it, so that one of the pressure relief device 2 via the inlet channel 6 supplied, compressed gas can escape unhindered from the outlet channel 8.
  • the downwardly extending outlet channel 8 is arranged on the receiving space 12 oriented opposite to the upwardly extending direction of movement of the blocking element 14 .
  • the cross section of the first end section 28 of the blocking element 14 is slightly larger than the cross section of the second end section 30. This results in an upward driving force, which is generated by the hydrostatic pressure of the fluid flowing through the inlet channel 6, the blocking element 14 in Direction of the bursting body 16 pushes up.
  • the size of the driving force depends in this case on the ratio of the size of the first cross-sectional area at the point at which the first O-ring 22 is arranged on the first end section 28 of the locking element 14 to the size of the second cross-sectional area at the point at which the second O-ring 23 is arranged on the second end portion 30 of the locking element 14 from.
  • the size of this driving force is significantly smaller than in the known devices in which the high pressure from the inlet channel is applied to the entire end face of the blocking element.
  • the magnitude of the driving force can be selected such that it promotes rapid opening of the pressure relief device, but is not so large that it can endanger the bursting body.
  • Spacer sleeve 22 O-ring, sealing ring

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Abstract

The invention relates to a thermally activatable pressure relief device (2) comprising • a housing (4) which has an inlet channel (6) and an outlet channel (8), • a receiving chamber (12) which is provided in the housing (4), which connects the inlet channel (6) and the outlet channel (8) and in which a blocking element (14) is received, wherein the blocking element (14) is movable between a blocking position and a release position and, in the blocking position, blocks a fluid flow from the inlet channel (6) to the outlet channel (8) and, in the release position, releases said fluid flow • and also a support body, in particular a rupture body (16), which holds the blocking element (14) in the blocking position. The aim is to reduce the forces acting on the support or rupture body. To this end, the inlet channel (6) opens out transversely to the movement direction of the blocking element (14) in a side wall of the receiving chamber (12) in the region of a mouth portion (34) which is filled by the blocking element (14) in the blocking position, said mouth portion (34) being sealed with respect to the end faces at the ends of the blocking element (14).

Description

BEZEICHNUNG DER ERFINDUNG IDENTIFICATION OF THE INVENTION
THERMISCH AKTIVIERBARE DRUCKENTLASTUNGSVORRICHTUNG THERMALLY ACTIVATED PRESSURE RELIEF DEVICE
Beschreibung description
Gebiet der Technik field of technology
Die Erfindung betrifft eine thermisch aktivierbare Druckentlastungsvorrich tung mit einem Stützkörper, insbesondere Berstkörper, nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1. The invention relates to a thermally activatable pressure relief device with a supporting body, in particular a bursting body, according to the preamble of claim 1.
Stand der Technik State of the art
Thermisch aktivierbare Druckentlastungsvorrichtungen werden regelmäßig in Kombination mit Absperrventilen für einen sicheren Verschluss von unter Druck stehenden Fluidspeichern verwendet. Die thermisch aktivierbare Druckentlastungsvorrichtung dient dabei als Sicherheitsvorrichtung, die eine starke Druckerhöhung in einem Fluidspeicher durch thermisch induzierte Ausdehnung des Fluids unterbinden soll, indem das Fluid bei einer vordefi nierten Temperatur in die Umgebung abgelassen wird. Auch bekannt sind Druckentlastungsvorrichtungen aus Löschmitteleinrichtungen, die Löschmit tel bei einer bestimmten Temperatur automatisch freisetzen. Thermally activatable pressure relief devices are regularly used in combination with shut-off valves for safe closure of pressurized fluid reservoirs. The thermally activatable pressure relief device serves as a safety device that is intended to prevent a strong increase in pressure in a fluid reservoir due to thermally induced expansion of the fluid by the fluid being released into the environment at a predefined temperature. Also known are pressure relief devices from extinguishing devices that automatically release extinguishing agents at a certain temperature.
Das automatische Ablassen des Fluids wird dabei durch einen temperatur empfindlichen Stützkörper erreicht, der bei einer vordefinierten Temperatur seine Gestalt ändert und dadurch eine Verlagerung eines Sperrelements ermöglicht, das einen Verbindungskanal zwischen dem Fluidspeicher und der Umgebung frei gibt. Beispielsweise kann der temperaturempfindliche Stützkörper ein Schmelzkörper sein, der oberhalb einer vordefinierten Temperatur schmilzt. In einem anderen Beispiel ist der Stützkörper ein thermoplastischer Körper, der oberhalb einer vordefinierten Temperatur erweicht. Auch sind Stützkörper aus einer Formgedächtnislegierung be kannt, die bei einer vordefinierten Temperatur eine Umwandlungstempera tur aufweist, wobei der Stützkörper bei Überschreiten der Umwandlungs temperatur seine Form ändert. In der meistverwendeten Ausführungsform ist der temperaturempfindliche Stützkörper ein Berstkörper, der oberhalb einer vordefinierten Temperatur birst und dadurch eine Verlagerung des Sperrelements ermöglicht. The automatic draining of the fluid is achieved by a temperature-sensitive support body, which changes its shape at a predefined temperature and thereby enables a blocking element to be displaced, which releases a connecting channel between the fluid reservoir and the environment. For example, the temperature-sensitive supporting body can be a melting body that melts above a predefined temperature. In another example, the support body is a thermoplastic body that softens above a predefined temperature. Supporting bodies made of a shape memory alloy are also known, which have a transformation temperature at a predefined temperature, with the supporting body changing its shape when the transformation temperature is exceeded. In the most used embodiment the temperature-sensitive support body is a bursting body that bursts above a predefined temperature, thereby enabling the blocking element to be displaced.
Insbesondere ein Berstkörper reagiert empfindlich auf mechanische Belas tung. So wird führt speziell Wechselbelastung bei diesen Ausführungen gelegentlich zu einer Beschädigung des Berstkörpers und infolge der Beschädigung zu einem unerwünschten Auslösen der thermisch aktivierba ren Druckentlastungsvorrichtung. A bursting body is particularly sensitive to mechanical stress. In these designs, alternating loads in particular sometimes lead to damage to the bursting body and, as a result of the damage, to an undesired triggering of the thermally activatable pressure relief device.
Dieses Problem ist aus dem Stand der Technik bekannt. So ist aus dem Gebrauchsmuster DE 202 10 704 U1 eine Sicherheitsvorrichtung für einen Löschmittelbehälter mit einem Verschlusskörper und einem Berstkörper bekannt, bei der der Berstkörper an einem Formstück anliegt, das über ein Federpaket abgestützt ist. Die Abstützung mittels Schraubendruckfeder dient der Absicherung gegenüber einer unbeabsichtigten Auslösung der Sicherheitsvorrichtung und dem Ausgleich der Längentoleranz. Zerplatzt der Berstkörper dagegen aufgrund einer erhöhten Umgebungstemperatur, gibt dieser das Sperrelement (Verschlusskörper) frei. This problem is known from the prior art. A safety device for an extinguishing agent container with a closure body and a bursting body is known from utility model DE 202 10 704 U1, in which the bursting body rests against a shaped piece that is supported by a spring assembly. The support by means of a helical compression spring serves to protect against unintentional triggering of the safety device and to compensate for the length tolerance. On the other hand, if the bursting body bursts due to an increased ambient temperature, it releases the blocking element (closing body).
Aus der DE 10 2009 000 800 A1 ist ferner eine Sicherheitsvorrichtung für einen Druckgasbehälter mit einer thermischen Auslöseeinrichtung bekannt, die einen Berstkörper umfasst, der an einem Ende an einer Abstützung gelagert ist, die an ihrem Umfang krallenförmige Federarme aufweist. Dadurch ist der Berstkörper derart gelagert, dass ein Versatz der Achsen, unterschiedliche Temperaturausdehnungen und Bauteiltoleranzen ausgegli chen und Schwingungsanregungen gedämpft werden können. DE 10 2009 000 800 A1 also discloses a safety device for a pressurized gas container with a thermal triggering device, which includes a bursting body which is mounted at one end on a support which has claw-shaped spring arms on its circumference. As a result, the bursting body is mounted in such a way that an offset of the axes, different temperature expansions and component tolerances can be compensated for and vibration excitations can be damped.
Die nachgiebigen Abstützungen aus dem Stand der Technik können die dynamischen Belastungen der Stützkörper reduzieren. Die abgestützten statischen Kräfte werden hingegen weiterhin vom Stützkörper aufgenom- men. Auch die Druckschrift EP 1 918 621 A1 zeigt eine Sicherheitsvorrichtung für einen Druckgasbehälter mit axial zum Sperrkörper führenden Einlasskanal, der mit dem Druckgasbehälter verbunden ist, und radial vom Sperrkörper fort führenden Auslasskanal. The prior art compliant supports can reduce the dynamic loads on the support bodies. The supported static forces, on the other hand, continue to be absorbed by the supporting body. The document EP 1 918 621 A1 also shows a safety device for a compressed gas container with an inlet channel that leads axially to the blocking body, which is connected to the compressed gas container, and an outlet channel that leads radially away from the blocking body.
Technische Aufgabe Technical task
Der Erfindung liegt daher die Aufgrabe zu Grunde, eine thermisch aktivier bare Druckentlastungsvorrichtung bereitzustellen, bei der die auf den Stütz oder Berstkörper wirkenden Kräfte reduziert sind. The invention is therefore based on the object of providing a thermally activatable pressure relief device in which the forces acting on the support or bursting body are reduced.
Technische Lösung Technical solution
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Druckentlastungsvorrich tung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen sowie den abhängigen Ansprüchen. According to the invention this object is achieved by a Druckentlastungsvorrich device with the features of claim 1. Further features of the invention emerge from the following description in conjunction with the accompanying drawings and the dependent claims.
Die hier beschriebene thermisch aktivierbare Druckentlastungsvorrichtung umfasst ein Gehäuse mit mindestens einem Einlasskanal und mindestens einem Auslasskanal. Das Gehäuse definiert die äußere Form der Druckent lastungsvorrichtung und weist eine Einrichtung zum Anschließen der Druckentlastungsvorrichtung an ein fluidführendes System, z.B. einen Fluidspeicher oder ein fluidführendes Leitungssystem auf. In einer prakti schen Ausführungsform kann der Fluidspeicher beispielsweise ein unter Druck stehender Gasspeicher, oder ein Flüssigkeitsspeicher sein. Ein fluidführendes Leitungssystem kann beispielsweise die Wasserversorgung einer Löschanlage sein. Zum Anschließen der Druckentlastungsvorrichtung an das fluidführende System kann im Bereich des Einlasskanals beispiels weise ein abgedichtetes Gewinde oder eine abgedichtete Steckverbindung vorgesehen sein. Natürlich können auch andere Anschlusseinrichtungen verwendet werden. The thermally activatable pressure relief device described here comprises a housing with at least one inlet channel and at least one outlet channel. The housing defines the outer shape of the pressure relief device and has a device for connecting the pressure relief device to a fluid-carrying system, e.g. a fluid reservoir or a fluid-carrying line system. In a practical embodiment, the fluid reservoir can be a pressurized gas reservoir, for example, or a liquid reservoir. A fluid-carrying line system can be, for example, the water supply of an extinguishing system. To connect the pressure relief device to the fluid-carrying system, a sealed thread or a sealed plug-in connection can be provided in the area of the inlet channel, for example. Of course, other connection devices can also be used.
Über den Einlasskanal wird der Druckentlastungsvorrichtung das Fluid aus dem fluidführenden System zugeführt. Über den in dem Gehäuse der Druckentlastungsvorrichtung angeordneten mindestens einen Auslasskanal kann das Fluid in die Umgebung abgelas sen werden. The fluid from the fluid-carrying system is fed to the pressure relief device via the inlet channel. The fluid can be discharged into the environment via the at least one outlet channel arranged in the housing of the pressure relief device.
Der Einlasskanal und der Auslasskanal sind über einen in dem Gehäuse angeordneten Aufnahmeraum verbunden. In dem Aufnahmeraum ist ein Sperrelement angeordnet, das zwischen einer Sperrposition und einer Freigabeposition bewegbar ist. Das in der Sperrposition befindliche Sper- relement sperrt einen Strom eines Fluids vom Einlasskanal zum Auslasska nal ab. Mit anderen Worten blockiert das Sperrelement in der Sperrposition den Durchtritt von Fluid zum Auslasskanal hin, so dass das fluidführende System dicht verschlossen ist. Die Druckentlastungsvorrichtung ist also in dieser ersten Konfiguration, in der sich das Sperrelement in der Sperrpositi- on befindet, geschlossen. The inlet channel and the outlet channel are connected via a receiving space arranged in the housing. A blocking element is arranged in the receiving space and can be moved between a blocking position and a release position. The blocking element located in the blocking position blocks a flow of fluid from the inlet channel to the outlet channel. In other words, the blocking element blocks the passage of fluid to the outlet channel in the blocking position, so that the fluid-carrying system is tightly closed. The pressure relief device is therefore closed in this first configuration, in which the blocking element is in the blocking position.
Aufgrund des durch das Sperrelement abgedichteten Aufnahmeraums weist die Druckentlastungsvorrichtung im geschlossenen Zustand einen Hoch- druckbereich und einen Niederdruckbereich auf. Der Flochdruckbereich umfasst den Einlasskanal und den sich daran anschließenden fluidführen den Bereich bis zu einer Dichtung, die mit dem Sperrelement zusammen wirkt. Die Dichtung grenzt den Hochdruckbereich von dem Niederdruckbe reich ab. Der Niederdruckbereich ist der Bereich der Druckentlastungsvor richtung auf der anderen Seite der Dichtung. In der geschlossenen Konfigu- ration, in der das Sperrelement in der Sperrposition angeordnet ist, ist das Sperrelement gegen einen Stützkörper oder Berstkörper abgestützt, der eine Verlagerung des Sperrelements verhindert und das Sperrelement in der Sperrposition hält. Durch die temperaturbedingte Gestaltänderung des Stützkörpers, im Falle eines Berstkörpers durch das Bersten bei einer vordefinierten Temperatur, wird das Sperrelement freigegeben und ist nicht mehr gegenüber dem Gehäuse fixiert. Es kann in einer Bewegungsrichtung aus der Sperrposition in die Freigabeposition verlagert werden. In der Freigabeposition wird der Durchtritt des Fluids vom Einlasskanal zum Auslasskanal freigegeben und das Fluid kann durch den Auslasskanal ausströmen. Due to the receiving space sealed off by the blocking element, the pressure relief device has a high-pressure area and a low-pressure area in the closed state. The braid pressure area includes the inlet channel and the adjoining fluid-carrying area up to a seal that interacts with the blocking element. The seal separates the high-pressure area from the low-pressure area. The low-pressure area is the area of the pressure relief device on the other side of the seal. In the closed configuration, in which the locking element is arranged in the locking position, the locking element is supported against a supporting body or bursting body, which prevents displacement of the locking element and holds the locking element in the locking position. Due to the temperature-related change in shape of the support body, in the case of a bursting body due to bursting at a predefined temperature, the blocking element is released and is no longer fixed relative to the housing. It can move in one direction from the locked position be moved to the release position. In the release position, the passage of the fluid from the inlet channel to the outlet channel is released and the fluid can flow out through the outlet channel.
Bei der hier beschriebenen Druckentlastungsvorrichtung mündet der im Gehäuse angeordnete Einlasskanal quer zur Bewegungsrichtung des Sperrelements in einer Seitenwand des Aufnahmeraums im Bereich eines Mündungsabschnitts, der in der Sperrposition von dem Sperrelement ausgefüllt ist. In the pressure relief device described here, the inlet channel arranged in the housing opens transversely to the direction of movement of the blocking element in a side wall of the receiving space in the region of an opening section that is filled by the blocking element in the blocking position.
Diese Konfiguration hat den Vorteil, dass das Fluid im Wesentlichen in radialer Richtung zum Sperrelement hin strömt. Bei den Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik erfolgt der Zustrom des Fluids aus dem Einlasskanal axial zum Sperrelement, d.h. in Bewegungsrichtung des Sperrelements, so dass die gesamte Stirnfläche des Sperrelements mit dem hohen Druck des zuströmenden Fluids beaufschlagt ist. Durch die Beauf schlagung dieser großen Stirnfläche mit hohem Druck ergibt sich eine große Kraft in Bewegungsrichtung des Sperrelements, die von dem Stützkörper gehalten und abgestützt werden muss. Dagegen erfolgt der Zustrom des Flochdruck-Fluids bei der hier beschriebenen Vorrichtung radial. Eine durch den hohen Druck erzeugte Kraft wirkt daher ebenfalls primär radial und somit nicht in Bewegungsrichtung des Sperrelements. Die radial wirkende Kraft wird vom Gehäuse aufgenommen und nicht von dem Stützkörper, der das Sperrelement in Bewegungsrichtung abstützt. Bei einem rotationssym metrischen Sperrelement kann die radiale Kraft durch geeignete Ausbildung der Dichtungsanordnung vollständig aufgehoben werden. Auch die axiale Kraft in Bewegungsrichtung kann vollständig aufgehoben werden oder auf einen gewünschten Betrag begrenzt werden. This configuration has the advantage that the fluid flows essentially in the radial direction towards the blocking element. In the devices according to the prior art, the inflow of fluid from the inlet channel takes place axially to the blocking element, i.e. in the direction of movement of the blocking element, so that the entire end face of the blocking element is subjected to the high pressure of the inflowing fluid. By applying high pressure to this large end face, there is a large force in the direction of movement of the blocking element, which force must be held and supported by the support body. In contrast, in the device described here, the inflow of the pit pressure fluid takes place radially. A force generated by the high pressure therefore also acts primarily radially and therefore not in the direction of movement of the blocking element. The radially acting force is absorbed by the housing and not by the support body, which supports the blocking element in the direction of movement. In the case of a rotationally symmetrical blocking element, the radial force can be completely eliminated by suitably designing the sealing arrangement. The axial force in the direction of movement can also be eliminated completely or limited to a desired amount.
Die Orientierung der Mündung des Einlasskanals quer zur Bewegungsrich tung des Sperrelements kann entweder rechtwinklig zur Bewegungsrichtung bedeuten oder mit einer Neigung der Längsachse des Einlasskanals zur Bewegungsrichtung. Die Neigung kann von 30° bis 90°, vorzugsweise 60° bis 90°, gegenüber der Richtung, in die das Sperrelement bewegt wird, bedeuten. The orientation of the opening of the inlet channel transversely to the direction of movement of the blocking element can mean either at right angles to the direction of movement or with an inclination of the longitudinal axis of the inlet channel to the direction of movement. The inclination can be from 30° to 90°, preferably 60° to 90° to the direction in which the blocking element is moved.
In der Sperrposition des Sperrelements ist der Mündungsabschnitt in der Bewegungsrichtung des Sperrelements gegenüber den Stirnseiten an den axialen Enden des Sperrelements abgedichtet. In the blocking position of the blocking element, the mouth section is sealed in the direction of movement of the blocking element in relation to the end faces at the axial ends of the blocking element.
In der Praxis kann der Aufnahmeraum für das Sperrelement eine Bohrung sein und das Sperrelement ein Absperrkolben, insbesondere ein zylinder förmiger Absperrkolben. Die Bohrung mit kreisförmigem Querschnitt und der zylinderförmige Absperrkolben sind leicht herzustellen und abzudichten. In diesem Fall kann das zuströmende Fluid radial an den Absperrkolben herangeführt werden. Auch der Einlasskanal und der Auslasskanal können jeweils eine Bohrung sein. In der Praxis kann der Aufnahmeraum mit sich daran axial anschließendem Auslasskanal eine erste Bohrung sein und der Einlasskanal eine quer hierzu verlaufende zweite Bohrung. In practice, the receiving space for the blocking element can be a bore and the blocking element can be a shut-off piston, in particular a cylindrical shut-off piston. The circular cross-section bore and cylindrical shut-off piston are easy to manufacture and seal. In this case, the inflowing fluid can be introduced radially to the shut-off piston. The inlet channel and the outlet channel can also each be a bore. In practice, the receiving space with the outlet channel axially adjoining it can be a first bore and the inlet channel can be a second bore running transversely thereto.
In der Praxis kann die Druckentlastungsvorrichtung eine Anordnung zur Erzeugung einer in Bewegungsrichtung wirkenden Kraft aufweisen. In einer ersten Ausführungsform kann diese Kraft durch eine vorgespannte Druckfe der erzeugt werden, die das Sperrelement in Richtung der Freigabeposition drückt. Ein Ende der Druckfeder stützt sich gegen das Gehäuse ab und das andere Ende der Druckfeder gegen das Sperrelement. Wenn der Stützkör per (Berstkörper) die Bewegung des Sperrelements freigibt, drückt die Druckfeder das Sperrelement in die Freigabeposition, und das Fluid kann aus dem Auslasskanal entweichen. In practice, the pressure relief device may include an arrangement for generating a force acting in the direction of movement. In a first embodiment, this force can be generated by a prestressed compression spring that presses the blocking element in the direction of the release position. One end of the compression spring is supported against the housing and the other end of the compression spring against the blocking element. When the supporting body (bursting body) releases the movement of the blocking element, the compression spring pushes the blocking element into the release position and the fluid can escape from the outlet channel.
Bei diesem federgetriebenen Sperrelement kann der Mündungsabschnitt des Einlasskanals unmittelbar gegenüber der Oberfläche des Sperrelements abgedichtet sein. Der Druck des Fluids im Einlasskanal drückt dann das Sperrelement gegen die dem Einlasskanal gegenüberliegende Gehäuse wand. Das Sperrelement kann auch mittels zweier Dichtringe (O-Ringe) gegenüber dem Aufnahmeraum abgedichtet sein. Bei dieser Ausführungsform kann das Sperrelement zylinderförmig sein. Auf seiner Oberfläche sind zwei Dichtrin ge angeordnet, die sich gegen die innere Oberfläche des Aufnahmeraums abstützen, der die Form einer kreisförmigen Bohrung aufweist. Die zwei Dichtringe weisen in der axialen Bewegungsrichtung des Sperrelements einen Abstand zueinander auf. Die Mündung des Einlasskanals liegt zwi schen diesen Dichtringen, so dass der sich von dem ersten Dichtring zum zweiten Dichtring erstreckende Mündungsabschnitt den Hochdruckbereich bildet. Die beiden Dichtringe dichten in der Sperrposition des Sperrelements diesen Mündungsabschnitt gegenüber den Stirnseiten des Sperrelements ab. With this spring-driven locking element, the opening section of the inlet channel can be sealed off directly from the surface of the locking element. The pressure of the fluid in the inlet channel then presses the blocking element against the housing wall opposite the inlet channel. The blocking element can also be sealed off from the receiving space by means of two sealing rings (O-rings). In this embodiment, the blocking element can be cylindrical. On its surface two sealing ring are arranged ge, which are supported against the inner surface of the receiving space, which has the shape of a circular bore. The two sealing rings are at a distance from one another in the axial direction of movement of the blocking element. The opening of the inlet channel lies between these sealing rings, so that the opening section extending from the first sealing ring to the second sealing ring forms the high-pressure area. In the blocking position of the blocking element, the two sealing rings seal off this opening section from the end faces of the blocking element.
Außerhalb der Dichtringe herrscht niedriger Druck. Wenn der Durchmesser des Sperrelements im Bereich der Dichtringe gleich groß ist, wirkt die gleiche axiale Kraft auf das Sperrelement in den entgegengesetzten Rich tungen zu den zwei Stirnflächen des Sperrelements hin. In diesem Fall heben sich diese axialen Kräfte auf und es wird durch den Druck des Fluids keine axiale Kraft in Bewegungsrichtung des Sperrelements erzeugt. The pressure outside the sealing rings is low. If the diameter of the blocking element is the same in the area of the sealing rings, the same axial force acts on the blocking element in opposite directions towards the two end faces of the blocking element. In this case, these axial forces cancel each other out and no axial force is generated in the direction of movement of the blocking element by the pressure of the fluid.
In einer praktischen Ausführungsform kann das Sperrelement im Bereich des ersten Dichtrings einen anderen Durchmesser aufweisen als im Bereich des zweiten Dichtrings. Die auf das Sperrelement wirkende Kraft in axialer Richtung ist abhängig von dem Druck im Hochdruckbereich zwischen den Dichtringen sowie von einer Wirkfläche, über die das auf der Hochdrucksei te des Dichtrings anstehende Fluid eine Kraft auf das Sperrelement erzeugt. Ist die Wirkfläche an dem Dichtring nahe dem Stützkörper bzw. Berstkörper größer als an dem hiervon entfernten Dichtring, entsteht eine Kraft, die das Sperrelement im Bewegungsrichtung zum Stützkörper hin drückt. In a practical embodiment, the blocking element can have a different diameter in the area of the first sealing ring than in the area of the second sealing ring. The force acting on the blocking element in the axial direction depends on the pressure in the high-pressure area between the sealing rings and on an effective surface via which the fluid present on the high-pressure side of the sealing ring generates a force on the blocking element. If the effective area on the sealing ring close to the support body or bursting body is larger than on the sealing ring remote from it, a force is produced which presses the blocking element in the direction of movement towards the support body.
Der Stützkörper kann in der Praxis ein geschlossener Glaskolben sein, der einen Bestkörper bildet und mit einem Fluid gefüllt ist, das bei Erhöhung der Temperatur expandiert. Die Konstruktion des Berstkörpers und der auf den Berstkörper durch das in dem Berstkörper enthaltene Fluid wirkende Druck sind so auf einander abgestimmt, dass der Druck des in dem Berstkörper enthaltenen, mit einer Temperaturerhöhung expandierenden Fluids den Berstkörper bei einer vordefinierten Temperatur zum Bersten bringt. Anders gesagt platzt der Berstkörper bei einer bestimmten Temperatur. Das Sper relement wird dann durch die Kraft der Druckfeder oder durch die Kraft aufgrund des Fluids im Flochdruckbereich oder durch eine Kombination beider Kräfte zum Berstkörper hin in die Freigabeposition gedrückt. In practice, the support body can be a closed glass flask, which forms a best body and is filled with a fluid that expands when the temperature increases. The construction of the bursting body and on the The pressure acting on the bursting body by the fluid contained in the bursting body are matched to one another in such a way that the pressure of the fluid contained in the bursting body expanding with an increase in temperature causes the bursting body to burst at a predefined temperature. In other words, the bursting body bursts at a certain temperature. The locking element is then pressed toward the bursting body into the release position by the force of the compression spring or by the force due to the fluid in the braid pressure area, or by a combination of both forces.
Die Druckentlastungsvorrichtung kann ferner ein Zwischenelement umfas sen, das in dem Gehäuse zwischen dem Sperrelement und dem Berstkörper angeordnet ist und welches der Übertragung einer Kraft von dem Sperrele ment auf den Berstkörper dient. Das Zwischenelement stützt sich mit einem Ende an dem intakten Berstkörper ab. Das Zwischenelement hält mit seinem anderen Ende bei intaktem Berstkörper das Sperrelement in seiner Sperrposition. Das Zwischenelement kann auch eine Halterung für eine Druckfeder aufweisen, die das Zwischenelement zum Berstkörper hin drückt. Wenn der Berstkörper platzt, drückt die Druckfeder das Zwischen element in den Bereich, der zuvor von dem Berstkörper ausgefüllt war. Das Sperrelement kann zum Beispiel in eine Öffnung des Zwischenelements hineinragen und kraftschlüssig mit diesem verbunden sein, so dass es nur mit erheblicher Kraft von dem Zwischenelement zu lösen ist. In diesem Fall nimmt das Zwischenelement das Sperrelement in die Öffnungsstellung mit, wenn es von der Druckfeder in den Bereich gedrückt wird, der zuvor von dem Berstkörper ausgefüllt war. The pressure relief device can also include an intermediate element, which is arranged in the housing between the blocking element and the bursting body and which serves to transmit a force from the blocking element to the bursting body. The intermediate element is supported with one end on the intact bursting body. With its other end, the intermediate element holds the blocking element in its blocking position when the bursting body is intact. The intermediate element can also have a holder for a compression spring, which presses the intermediate element towards the bursting body. When the bursting body bursts, the compression spring pushes the intermediate element into the area previously occupied by the bursting body. The blocking element can, for example, protrude into an opening in the intermediate element and be connected to it in a non-positive manner, so that it can only be released from the intermediate element with considerable force. In this case, the intermediate element entrains the blocking element into the open position when it is pressed by the compression spring into the area that was previously filled by the bursting body.
Der Auslasskanal und der Aufnahmeraum können eine beliebige Orientie rung zueinander aufweisen. Wie erwähnt, kann der Auslasskanal in der Praxis eine Bohrung sein. Eine koaxiale Orientierung der Bohrungen des Auslasskanals und der Bohrung des Aufnahmeraums ist vorteilhaft. Beson ders vorteilhaft ist es, wenn die Bohrung des Auslasskanals und die Boh rung des Aufnahmeraums eine gemeinsame Längsachse besitzen und der Auslasskanal in einer der Bewegungsrichtung des Sperrelements entge- gengesetzten Richtung orientiert ist. Das Sperrelement bewegt sich in axialer Richtung in der Bewegungsrichtung von der Sperrposition in die Freigabeposition, in der es sich im Wesentlichen in dem Bereich befindet, in dem zuvor der Stützkörper/Berstkörper war. Der Auslasskanal liegt an dem vom Stützkörper/Berstkörper entfernten Ende des Sperrelements, so dass hier das Fluid ungehindert ausströmen kann. The outlet channel and the receiving space can have any orientation relative to one another. As mentioned, in practice the outlet channel can be a bore. A coaxial orientation of the bores in the outlet channel and the bore in the receiving space is advantageous. It is particularly advantageous if the bore of the outlet channel and the bore of the receiving space have a common longitudinal axis and the outlet channel is opposite to the direction of movement of the blocking element. opposite direction is oriented. The blocking element moves in the axial direction in the direction of movement from the blocking position to the release position, in which it is essentially in the area where the support body/bursting body was previously. The outlet channel is located at the end of the blocking element remote from the support body/bursting body, so that the fluid can flow out here unhindered.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Further practical embodiments and advantages of the invention are described below in connection with the drawings.
Fig. 1 ist eine perspektivische Seitenansicht einer Druckentlastungsvor richtung gemäß der Erfindung. Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Druckentlastungsvorrichtung aus Fig. 1. Fig. 1 is a perspective side view of a pressure relief device according to the invention. FIG. 2 is a side view of the pressure relief device of FIG. 1.
Fig. 3 ist eine Vorderansicht der Druckentlastungsvorrichtung aus Fig. 1 mit Blick in den Einlasskanal. Fig. 4 ist eine Schnittdarstellung der Druckentlastungsvorrichtung aus den Fig. 1 - 3 mit intaktem Berstkörper und dem Sperrelement in der Sperrposition. 3 is a front view of the pressure relief device of FIG. 1 looking into the inlet port. 4 is a sectional view of the pressure relief device of FIGS. 1-3 with the rupture body intact and the locking element in the locking position.
Fig. 5 ist eine der Fig. 4 entsprechende Schnittdarstellung mit dem Sperrelement in Freigabeposition. FIG. 5 is a sectional view corresponding to FIG. 4 with the locking element in the released position.
Beschreibung einer Ausführungsform Description of an embodiment
Die in den Figuren dargestellte thermisch aktivierbare Druckentlastungsvor richtung 2 umfasst ein Gehäuse 4 mit einem Einlasskanal 6 und einem Auslasskanal 8. Das Gehäuse 4 weist außerdem ein an dem Einlasskanal angeordnetes Gewinde 10 zum Anschließen der Druckentlastungsvorrich tung 2 an ein fluidführendes System, beispielsweise einen Druckgasbehäl ter (nicht dargestellt), auf. Auch an dem Auslasskanal 8 ist in der dargestell- ten Ausführungsform ein Gewinde 11 angeordnet, an das eine Fluidleitung angeschlossen werden kann, wenn das austretende Fluid von dem Auslass kanal an einen anderen Ort geleitet werden kann. Wenn das austretende Fluid direkt am Gehäuse 4 austreten kann, kann das Gewinde 11 entfallen. The thermally activatable pressure relief device 2 shown in the figures comprises a housing 4 with an inlet channel 6 and an outlet channel 8. The housing 4 also has a thread 10 arranged on the inlet channel for connecting the pressure relief device 2 to a fluid-carrying system, for example a compressed gas tank (not shown), on. Also on the outlet channel 8 is shown in the th embodiment, a thread 11 is arranged, to which a fluid line can be connected when the escaping fluid can be routed from the outlet channel to another location. If the escaping fluid can exit directly at the housing 4, the thread 11 can be omitted.
Zwischen dem Einlasskanal 6 und dem Auslasskanal 8 ist in dem Gehäuse ein Aufnahmeraum 12 (Fig. 4 und 5) angeordnet. Das Gehäuse 4 ist ein längliches Bauteil mit einer axial verlaufenden Bohrung, welche mehrere aufeinander folgende Abschnitte aufweist. Der mittlere Abschnitt der Boh rung bildet den Aufnahmeraum 12 für ein Sperrelement, nämlich den Absperrkolben 14. Der Einlasskanal 6 mündet in radialer Richtung in den Aufnahmeraum 12. Der Auslasskanal 8 schließt sich axial an den Aufnah meraum 12 mit dem Sperrelement 14 an. In dem Aufnahmeraum 12 sind neben dem Sperrelement 14 auch ein Berstkörper 16, ein Zwischenelement 18 und eine Druckfeder 20 angeordnet. Ein axiales Ende des Aufnahme raums 12, das in den Figuren oben liegt, wird durch einen Verschlussstop fen 26 verschlossen. Der Verschlussstopfen 26 weist an seiner Umfangsflä che ein Außengewinde auf, das in ein Innengewinde des Gehäuses 4 eingeschraubt ist. A receiving space 12 (FIGS. 4 and 5) is arranged in the housing between the inlet channel 6 and the outlet channel 8 . The housing 4 is an elongate member with an axially extending bore having a plurality of successive sections. The middle section of the bore forms the receiving space 12 for a blocking element, namely the shut-off piston 14. The inlet channel 6 opens into the receiving space 12 in the radial direction. In addition to the blocking element 14 , a bursting body 16 , an intermediate element 18 and a compression spring 20 are also arranged in the receiving space 12 . An axial end of the receiving space 12, which is in the figures above is closed by a closure stop 26 fen. The sealing plug 26 has an external thread on its peripheral surface that is screwed into an internal thread of the housing 4 .
Der Aufnahmeraum 12 bildet eine längliche, im Wesentlichen rotationssym metrische Aussparung in dem Gehäuse 4. Der Auslasskanal 8 und der Aufnahmeraum 12 fluchten miteinander und besitzen somit eine gemeinsa me Längsachse. The receiving space 12 forms an elongated, essentially rotationally symmetrical recess in the housing 4. The outlet channel 8 and the receiving space 12 are aligned with one another and thus have a common longitudinal axis.
Der Einlasskanal 6 und der Aufnahmeraum 12 sind quer zueinander orien tiert. Dabei mündet der Einlasskanal 6 so in einer Seitenwand des Aufnah meraums 12, dass die Längsachse des Einlasskanals 6 und die Längsachse des Aufnahmeraums 12 orthogonal zueinander stehen. Der Bereich des Aufnahmeraums 12, an dem der Einlasskanal 6 mündet, bildet einen Mündungsabschnitt 34 für den Einasskanal 6 und weist einen etwas größe ren Durchmesser auf als die angrenzenden Bereiche des Aufnahmeraums 12. Über den Mündungsabschnitt 34 wird dem Aufnahmeraum 12 aus dem Einlasskanal 6 ein Fluid (nicht dargestellt) zugeführt. Der Mündungsab schnitt 34 ist bei geschlossener Druckentlastungsvorrichtung 2 in Richtung der Längsachse des Aufnahmeraums 12 durch zwei Dichtungen begrenzt.The inlet channel 6 and the receiving space 12 are orientated transversely to one another. The inlet channel 6 opens into a side wall of the receiving space 12 in such a way that the longitudinal axis of the inlet channel 6 and the longitudinal axis of the receiving space 12 are orthogonal to one another. The area of the receiving space 12 at which the inlet port 6 opens forms a mouth portion 34 for the intake port 6 and has a slightly larger diameter than the adjacent areas of the receiving space 12. About the mouth portion 34 is the receiving space 12 from the Inlet channel 6 a fluid (not shown) supplied. When the pressure relief device 2 is closed, the mouth section 34 is delimited in the direction of the longitudinal axis of the receiving space 12 by two seals.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Dichtungen zwei O-Ringe 22 und 23, die zwischen dem Sperrelement 14 und der Innenfläche des Auf nahmeraums 12 angeordnet sind und einen axialen Abstand zueinander aufweisen. In the illustrated embodiment, the seals are two O-rings 22 and 23, which are arranged between the locking element 14 and the inner surface of the receiving space 12 and have an axial distance from one another.
Das Sperrelement 14 ist als ein rotationssymmetrischer Absperrkolben ausgeführt, der in Längsrichtung verschiebbar im Aufnahmeraum 12 ange ordnet ist. Das Sperrelement 14 weist in Längsrichtung betrachtet drei Abschnitte auf. Ein erster Endabschnitt 28 ist zu dem Berstkörper 16 hin, in den Zeichnungen nach oben, orientiert. Ein zweiter Endabschnitt 30 liegt an der von dem Berstkörper 16 weg gerichteten Seite des Sperrelements 14 und bildet dessen in den Zeichnungen unten liegendes Ende. Ein dritter, mittlerer Abschnitt 32 befindet sich zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt des Sperrelements 14. The blocking element 14 is designed as a rotationally symmetrical shut-off piston, which is slidably arranged in the receiving space 12 in the longitudinal direction. The locking element 14 has three sections when viewed in the longitudinal direction. A first end portion 28 is oriented toward the rupture body 16, upward in the drawings. A second end section 30 lies on the side of the locking element 14 which is directed away from the bursting body 16 and forms its end lying at the bottom in the drawings. A third, middle section 32 is located between the first and second sections of the locking element 14.
Der erste Endabschnitt 28 ist im oberen Bereich mit einem Außengewinde versehen und in ein Innengwinde des Zwischenelements 18 eingeschraubt. Dadurch ist das Sperrelement 14 an dem Zwischenelement 18 in axialer Richtung festgelegt. An das Außengewinde schließt sich ein gewindeloser Bereich des ersten Endabschnitts 28 an, der gegenüber dem mittleren Abschnitt 32 einen reduzierten Durchmesser aufweist. Auf diesem gewinde- losen Bereich des ersten Endabschnitts 28 ist ein oberer Dichtring 22 gelagert. Zwischen dem oberen Dichtring 22 und dem Zwischenelement 18 befindet sich eine erste Distanzhülse 21. Auch der zweite Endabschnitt 30 ist mit einem Außengewinde versehen, auf das eine Gewindehülse 33 aufgeschraubt ist. Auch hier schließt sich an das Außengewinde ein gewin- deloser Bereich des zweiten Endabschnitts 30 mit reduziertem Durchmesser an, auf dem ein untere Dichtring 23 gelagert ist. Zwischen dem unteren Dichtring und der Gewindehülse 33 ist eine weitere Distanzhülse 25 ange ordnet. Zur Montage werden auf dem Absperrkolben 14 die beiden Dichtringe 22,The first end section 28 is provided with an external thread in the upper area and is screwed into an internal thread of the intermediate element 18 . As a result, the locking element 14 is fixed to the intermediate element 18 in the axial direction. The external thread is followed by an unthreaded area of the first end section 28 which has a reduced diameter compared to the middle section 32 . An upper sealing ring 22 is mounted on this unthreaded area of the first end section 28 . A first spacer sleeve 21 is located between the upper sealing ring 22 and the intermediate element 18. The second end section 30 is also provided with an external thread onto which a threaded sleeve 33 is screwed. Here, too, the external thread is followed by a threadless area of the second end section 30 with a reduced diameter, on which a lower sealing ring 23 is mounted. Another spacer sleeve 25 is arranged between the lower sealing ring and the threaded sleeve 33 . For assembly, the two sealing rings 22,
23 und die Distanzhülsen 21 , 25 auf die Endabschnitte 28, 30 aufgescho ben. Dann werden die Gewindehülse 33 auf den unteren Endabschnitt 30 und das Zwischenelement 18 auf den oberen Endabschnitt 28 aufge schraubt. Die dadurch gebildete Einheit kann dann in die Bohrung des Gehäuses 4 gesteckt werden, die den Aufnahmeraum bildet. Der Absperr kolben 14 ist in axialer Richtung an dem Zwischenelement 18 fixiert. 23 and the spacer sleeves 21, 25 onto the end sections 28, 30 ben scho. Then the threaded sleeve 33 is screwed onto the lower end portion 30 and the intermediate element 18 onto the upper end portion 28 . The unit thus formed can then be inserted into the bore of the housing 4, which forms the receiving space. The shut-off piston 14 is fixed to the intermediate element 18 in the axial direction.
Im Ausführungsbeispiel der beigefügten Zeichnungen sind die Querschnitts fläche des ersten Endabschnitts 28 des Sperrelements 14 und die Quer schnittsfläche des zweiten Endabschnitts 30 des Sperrelements 14 entlang der Längsachse etwa ähnlich groß. Der dritte, mittlere Abschnitt 32 weist einen größeren Durchmesser auf als der erste Endabschnitt 28 und der zweite Endabschnitt 30 des Sperrelements 14. Dieser mittlere Abschnitt 32 liegt im Mündungsabschnitt 34 des Aufnahmeraums 12, wenn sich das Sperrelement 14 in der in Fig. 4 dargestellten Sperrposition befindet. Der erste Endabschnitt 28 und der zweite Endabschnitt 30 des Sperrelements 14 weisen einen etwas geringeren Durchmesser auf, als der Aufnahmeraum 12, so dass zwischen diesen Endabschnitten 28, 30 und der Innenwand des Aufnahmeraums 12 jeweils ein O-Ring 22 bzw. 23 angeordnet werden kann. Die O-Ringe 22 schließen den Mündungsabschnitt 34 gasdicht gegenüber dem oberen und unteren Bereich des Aufnahmeraums 12 und damit gas dicht gegenüber der oberen und unteren Stirnfläche des Sperrelements 14 ab. In the embodiment of the accompanying drawings, the cross-sectional area of the first end portion 28 of the locking member 14 and the cross-sectional area of the second end portion 30 of the locking member 14 are approximately similar in size along the longitudinal axis. The third, middle section 32 has a larger diameter than the first end section 28 and the second end section 30 of the blocking element 14. This middle section 32 lies in the mouth section 34 of the receiving space 12 when the blocking element 14 is in the blocking position shown in FIG located. The first end section 28 and the second end section 30 of the locking element 14 have a slightly smaller diameter than the receiving space 12, so that an O-ring 22 or 23 can be arranged between these end sections 28, 30 and the inner wall of the receiving space 12 . The O-rings 22 seal the mouth section 34 in a gas-tight manner in relation to the upper and lower region of the receiving space 12 and thus in a gas-tight manner in relation to the upper and lower end face of the blocking element 14 .
Der Mündungsabschnitt 34 weist zwischen den zwei O-Ringen 22, 23 eine radiale Aufweitung auf, in die der Einlasskanal 6 mündet. In dem gesamten Mündungsabschnitt 34 zwischen den Dichtungen, d.h. den O-Ringen 22, 23, herrscht der Druck des Fluids im Einlasskanal 6, der in der Regel erheblich gegenüber dem Umgebungsdruck erhöht ist. Somit entsteht im Mündungs abschnitt 34 ein Hochdruckbereich und jenseits der O-Ringe 22, 23 ein Niederdruckbereich. Der hydrostatische Druck des Fluids in diesem Hochdruckbereich innerhalb des Mündungsabschnitts 34 wirkt auf das in der Sperrposition befindliche Sperrelement 14 und erzeugt über die Flächen des Sperrelements 14 Kräfte. Die Kraftkomponenten des in radialer Richtung auf das Sperrele ment 14 wirkenden Drucks heben sich aufgrund dessen Rotationssymmetrie auf. Die axialen Kraftkomponenten hängen von der Querschnittsfläche des Sperrelements 14 im Bereich der Dichtungen, nämlich der O-Ringe 22 und 23 ab. Obwohl das in den Zeichnungen nicht ohne Weiteres zu erkennen ist, kann der Durchmesser des Sperrelements 14 im ersten, oberen Endab schnitt 28 etwas größer als im zweiten, unteren Endabschnitt 30 sein. Folglich sind die nach oben wirkenden Druckkräfte des Fluids im mit Hoch druck beaufschlagten Mündungsabschnitt 34 größer als die nach unten wirkenden Druckkräfte und die Druckkräfte drängen das Sperrelement 14 nach oben. Die resultierenden und nach oben wirkenden Druckkräfte sind aber sehr viel kleiner, als bei bekannten Ausführungsformen, bei denen der Einlasskanal zur Stirnseite des Sperrelements führt und der hohe Druck an der gesamten Stirnseite anliegt. In der in Figur 1 dargestellten, geschlossenen Konfiguration der Druckent lastungsvorrichtung 2 ist das Sperrelement 14 auf einer ersten oberen Stirnseite, die an dem ersten Endabschnitt 28 des Sperrelements 14 ange ordnet ist, gegen ein erstes Ende des Zwischenelements 18 abgestützt. Das nach unten gerichtete erste Ende des Zwischenelements 18 weist eine Aussparung auf, die den oberen Bereich des ersten Endabschnitts 28 des Sperrelements 14 umgreift. Die Aussparung am ersten Ende des Zwischen elements 18 weist einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der Durchmes ser des ersten Endabschnitts 28 des Sperrelements 14, so dass das Zwi schenelement 18 in dem Ausführungsbeispiel durch eine Presspassung mit dem Sperrelement 14 verbunden ist. The mouth section 34 has a radial widening between the two O-rings 22, 23, into which the inlet channel 6 opens. In the entire opening section 34 between the seals, ie the O-rings 22, 23, the pressure of the fluid in the inlet channel 6 prevails, which is generally considerably higher than the ambient pressure. This creates a high-pressure area in the mouth section 34 and a low-pressure area beyond the O-rings 22, 23. The hydrostatic pressure of the fluid in this high-pressure area within the mouth section 34 acts on the blocking element 14 located in the blocking position and generates forces via the surfaces of the blocking element 14 . The force components of the pressure acting on the element 14 in the radial direction cancel out due to its rotational symmetry. The axial force components depend on the cross-sectional area of the blocking element 14 in the area of the seals, namely the O-rings 22 and 23 . Although this is not readily apparent in the drawings, the diameter of the locking element 14 in the first, upper Endab section 28 may be slightly larger than in the second, lower end portion 30 . Consequently, the upward compressive forces of the fluid in the high-pressure orifice portion 34 are greater than the downward compressive forces, and the compressive forces urge the locking member 14 upward. However, the resulting pressure forces acting upwards are much smaller than in known embodiments in which the inlet channel leads to the end face of the blocking element and the high pressure is applied to the entire end face. In the closed configuration of the pressure relief device 2 shown in FIG. The first end of the intermediate element 18 directed downwards has a recess which encompasses the upper region of the first end section 28 of the locking element 14 . The recess at the first end of the intermediate element 18 has a diameter that is smaller than the diameter of the first end section 28 of the locking element 14, so that the intermediate element 18 is connected to the locking element 14 by a press fit in the exemplary embodiment.
Mit einem zweiten, oberen Ende des Zwischenelements 18 stützt sich das Zwischenelement 18 gegen den Berstkörper 16 ab. Das zweite Ende des Zwischenelements 18 weist einen umlaufenden Kragen auf, der mit gerin gem Spiel in dem Aufnahmeraum 12 aufgenommen ist. Die Oberseite des zweiten Endes des Zwischenelements 18 weist eine Aussparung auf, die das untere Ende des Berstkörpers 16 aufnimmt. The intermediate element 18 is supported against the bursting body 16 with a second, upper end of the intermediate element 18 . The second end of Intermediate element 18 has a circumferential collar which is accommodated in the receiving space 12 with a small amount of play. The top of the second end of the intermediate element 18 has a recess which receives the lower end of the bursting body 16 .
Der Berstkörper 16 ist in dem Ausführungsbeispiel ein länglicher rotations symmetrischer, dünnwandiger, geschlossener Glaskolben, der sich in Längsrichtung des Aufnahmeraums 12 erstreckt. An dem oben liegenden Ende des Berstkörpers 16, das dem Zwischenelement 18 abgewandt ist, besitzt der Berstkörper 16 einen Zapfen 24, der in eine Aussparung eines Schraubstopfens 26 hinein ragt, welcher in ein am oberen Ende des Auf nahmeraums 12 angeordnetes Innengewinde eingeschraubt ist und das Gehäuse 4 verschließt. Über den in der Aussparung befindlichen Zapfen 24 wird der Berstkörper 16 sicher in seiner Position gehalten. In the exemplary embodiment, the bursting body 16 is an elongate, rotationally symmetrical, thin-walled, closed glass bulb which extends in the longitudinal direction of the receiving space 12 . At the upper end of the bursting body 16, which faces away from the intermediate element 18, the bursting body 16 has a pin 24 which protrudes into a recess of a screw plug 26, which is screwed into an internal thread arranged at the upper end of the receiving space 12 and the Housing 4 closed. The bursting body 16 is held securely in its position by the pin 24 located in the recess.
Der an dem Schraubstopfen 26 axial abgestützte Berstkörper 16 fixiert über das Zwischenelement 18 das Sperrelement 14 in seiner Sperrposition, die in der Fig. 4 dargestellt ist. In dem Berstkörper 16 ist ein Fluid, in der Regel eine Flüssigkeit, enthalten, die bei einer Zunahme der Temperatur expandiert, so dass der Druck auf die Innenfläche des Berstkörpers 16 steigt. Radial um den Berstkörper herum weist der Aufnahmeraum 12 eine Aufweitung auf, so dass die Man telfläche des Berstkörpers 16 keinen Kontakt zu der Innenfläche des Gehäuses 4 hat. Somit wird die Mantelfläche des Berstkörpers 16 nicht durch das Gehäuse 4 gestützt und der Druck, der durch das im Berstkörper 16 enthaltene Fluid auf die die Mantelfläche des Berstkörpers 16 ausgeübt wird, führt bei einer vorbestimmten Grenztemperatur zu einem Zerplatzen des Berstkörpers 16. Der Berstkörper 16 bildet folglich einen Stützkörper für das Sperrelement 14 und vermeidet dessen Verlagerung in axialer Rich tung. Beim Platzen durch Erreichen der Grenztemperatur gibt der Berstkör per die Bewegung des Sperrelements 14 in axialer Richtung frei und ermög licht, dass das Fluid aus dem Einlasskanal 6 zum Auslasskanal 8 strömt. Wenn die Querschnittsflächen des ersten Endabschnitts 28 und des zweiten Endabschnitts 30 des Sperrelements 14 gleichgroß sind, wirkt keine durch das durch den Einlasskanal 6 zuströmende Hochdruck-Fluid erzeugte axiale Kraft in Längsrichtung auf das Sperrelement 14. Die Druckentlastungsvor richtung weist eine Druckfeder 20 auf, die eine axiale Kraft auf das Zwi schenelement 18 in Richtung des Berstkörpers 16 ausübt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Druckfeder 20 als Schraubenfeder ausgeführt, die das Zwischenelement 18 umgibt. Die Schraubenfeder 20 ist vorgespannt und stützt sich mit einem unteren Ende auf einer ringförmigen Schulterflä che im Aufnahmeraum 12 des Gehäuses und mit dem anderen, oberen Ende gegen den Kragen des Zwischenelements 18 ab. Durch die Vorspan nung der Druckfeder 20 wird über das Zwischenelement 18 eine nach oben wirkende Kraft auf den Berstkörper ausgeübt. The bursting body 16 supported axially on the screw plug 26 fixes the blocking element 14 in its blocking position, which is shown in FIG. 4, via the intermediate element 18. The bursting body 16 contains a fluid, usually a liquid, which expands when the temperature increases, so that the pressure on the inner surface of the bursting body 16 increases. The receiving space 12 has a widening radially around the bursting body, so that the jacket surface of the bursting body 16 has no contact with the inner surface of the housing 4 . Thus, the lateral surface of the bursting body 16 is not supported by the housing 4 and the pressure exerted by the fluid contained in the bursting body 16 on the lateral surface of the bursting body 16 leads to a bursting of the bursting body 16 at a predetermined limit temperature. The bursting body 16 consequently forms a supporting body for the blocking element 14 and avoids its displacement in the axial direction. When the limit temperature is reached, the bursting body releases the movement of the blocking element 14 in the axial direction and allows the fluid to flow from the inlet channel 6 to the outlet channel 8 . If the cross-sectional areas of the first end section 28 and the second end section 30 of the blocking element 14 are of the same size, no axial force generated by the high-pressure fluid flowing through the inlet channel 6 acts in the longitudinal direction on the blocking element 14. The pressure relief device has a compression spring 20 which an axial force on the intermediate element 18 in the direction of the bursting body 16 exerts. In the exemplary embodiment shown, the compression spring 20 is designed as a helical spring which surrounds the intermediate element 18 . The helical spring 20 is pretensioned and is supported with a lower end on an annular shoulder surface in the receiving space 12 of the housing and with the other upper end against the collar of the intermediate element 18 . Due to the preload voltage of the compression spring 20, an upward force is exerted on the bursting body via the intermediate element 18.
In der in Figur 4 dargestellten ersten Konfiguration der thermisch aktivierba ren Druckentlastungsvorrichtung 2, in welcher der Berstkörper 16 intakt ist, befindet sich das Sperrelement 14 in Sperrposition. Die Druckentlastungs vorrichtung ist in einem Bereitschaftszustand, in dem ein Hindurchströmen von Fluid aus dem Einlasskanal 6 zum Auslasskanal 8 abgesperrt ist. Bei einem Überschreiten der Grenztemperatur birst der Berstkörper 16, wodurch das Zwischenelement 18 und das Sperrelement 14 nicht mehr gegen den Berstkörper 16 abgestützt werden. Die vorgespannte Druckfeder 20 expandiert und bewegt dabei das Zwischenelement 18 sowie das daran durch die obengenannte Presspassung gehaltene Sperrelement 14 in die Freigabeposition. Diese zweite Konfiguration der Druckentlastungsvorrich tung 2 ist in der Figur 5 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass das Zwischen element 18 und der obere Endabschnitt 28 des Sperrelements 14 in den Bereich nach oben verschoben sind, in dem sich zuvor (s. Fig. 4) der intakte Berstkörper 16 befand. Durch das Verschieben des Sperrelements 14 mit den daran befindlichen Dichtringen 22, 23 nach oben ist der Auslasskanal 8 durchströmbar über den Aufnahmeraum 12 mit dem Einlasskanal 6 verbun den, so dass ein der Druckentlastungsvorrichtung 2 über den Einlasskanal 6 zugeführtes, komprimiertes Gas ungehindert aus dem Auslasskanal 8 entweichen kann. In the first configuration of the thermally activatable pressure relief device 2 shown in FIG. 4, in which the bursting body 16 is intact, the blocking element 14 is in the blocking position. The pressure relief device is in a standby state in which a flow of fluid from the inlet channel 6 to the outlet channel 8 is shut off. If the limit temperature is exceeded, the bursting body 16 bursts, as a result of which the intermediate element 18 and the blocking element 14 are no longer supported against the bursting body 16 . The prestressed compression spring 20 expands and thereby moves the intermediate element 18 and the locking element 14 held thereon by the above-mentioned press fit into the release position. This second configuration of the pressure relief device 2 is shown in FIG. It can be seen that the intermediate element 18 and the upper end section 28 of the blocking element 14 have been moved upwards into the area in which the intact bursting body 16 was previously (see FIG. 4). By moving the blocking element 14 with the sealing rings 22, 23 on it upwards, the outlet channel 8 is connected to the inlet channel 6 via the receiving space 12 so that a flow can flow through it, so that one of the pressure relief device 2 via the inlet channel 6 supplied, compressed gas can escape unhindered from the outlet channel 8.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der sich nach unten erstreckende Auslasskanal 8 entgegengesetzt zu der nach oben verlaufenden Bewe gungsrichtung des Sperrelements 14 orientiert am Aufnahmeraum 12 angeordnet. Dadurch kann das durch den Einlasskanal 6 zuströmende Gas ungehindert zum Auslasskanal 8 strömen und entweichen, ohne das Sper relement 14 umströmen zu müssen. In the exemplary embodiment shown, the downwardly extending outlet channel 8 is arranged on the receiving space 12 oriented opposite to the upwardly extending direction of movement of the blocking element 14 . As a result, the gas flowing in through the inlet channel 6 can flow unhindered to the outlet channel 8 and escape without having to flow around the blocking element 14 .
Wie oben erwähnt, ist der Querschnitt des ersten Endabschnitts 28 des Sperrelements 14 geringfügig größer als der Querschnitt des zweiten Endabschnitts 30. Daraus resultiert eine treibende Kraft nach oben, die vom hydrostatischen Druck des durch den Einlasskanal 6 zuströmenden Fluids erzeugt wird, das Sperrelement 14 in Richtung des Berstkörpers 16 nach oben drückt. Die Größe der treibenden Kraft hängt in diesem Fall vom Verhältnis der Größe der ersten Querschnittsfläche an der Stelle, an welcher der erste O-Ring 22 am ersten Endabschnitt 28 des Sperrelements 14 angeordnet ist, zur Größe der zweiten Querschnittsfläche an der Stelle, an welcher der zweite O-Ring 23 am zweiten Endabschnitt 30 des Sper relements 14 angeordnet ist, ab. Für die Größe der treibenden Kraft sind lediglich die Querschnittsflächen an diesen zwei Stellen des Sperrelements 14 sowie die Druckdifferenz zwischen Flochdruckbereich und Niederdruck bereich relevant. Die Größe dieser treibenden Kraft ist deutlich kleiner als bei den bekannten Vorrichtungen, bei denen der Hochdruck aus dem Einlasskanal an der gesamten Stirnfläche des Sperrelements anliegt. Die Größe der treibenden Kraft kann so gewählt werden, dass sie zwar ein schnelles Öffnen der Druckentlastungsvorrichtung fördert aber nicht so groß ist, um den Berstkörper gefährden zu können. As mentioned above, the cross section of the first end section 28 of the blocking element 14 is slightly larger than the cross section of the second end section 30. This results in an upward driving force, which is generated by the hydrostatic pressure of the fluid flowing through the inlet channel 6, the blocking element 14 in Direction of the bursting body 16 pushes up. The size of the driving force depends in this case on the ratio of the size of the first cross-sectional area at the point at which the first O-ring 22 is arranged on the first end section 28 of the locking element 14 to the size of the second cross-sectional area at the point at which the second O-ring 23 is arranged on the second end portion 30 of the locking element 14 from. Only the cross-sectional areas at these two points of the blocking element 14 and the pressure difference between the Floch pressure area and the low-pressure area are relevant for the magnitude of the driving force. The size of this driving force is significantly smaller than in the known devices in which the high pressure from the inlet channel is applied to the entire end face of the blocking element. The magnitude of the driving force can be selected such that it promotes rapid opening of the pressure relief device, but is not so large that it can endanger the bursting body.
Wie bereits angemerkt können anstelle des Berstkörpers 16 andere Stütz körper für das Sperrelement vorgesehen werden, die bei Überschreiten einer Grenztemperatur ihre Form ändern und so die Bewegung des Sperr elements 14 freigeben. As already noted, other support bodies can be provided for the blocking element instead of the bursting body 16, which is exceeded when a limit temperature change their shape and thus release the movement of the blocking element 14.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden. The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims can be essential both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments. The invention is not limited to the embodiments described. It can be varied within the scope of the claims and taking into account the knowledge of the person skilled in the art.
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Bezugszeichenliste Reference List
2 Druckentlastungsvorrichtung2 pressure relief device
4 Gehäuse 6 Einlasskanal 4 housing 6 inlet duct
8 Auslasskanal 8 outlet channel
10 Gewinde 10 threads
11 Gewinde 11 threads
12 Aufnahmeraum 14 Sperrelement, Absperrkolben12 receiving space 14 locking element, locking piston
16 Berstkörper, Stützkörper 16 bursting body, supporting body
18 Zwischenelement 18 intermediate element
20 Druckfeder, Schraubenfeder20 compression spring, coil spring
21 Distanzhülse 22 O-Ring, Dichtring 21 Spacer sleeve 22 O-ring, sealing ring
23 O-Ring, Dichtring 23 O-ring, sealing ring
24 Zapfen 24 cones
25 Distanzhülse 25 spacer sleeve
26 Schraubstopfen 28 erster Endabschnitt 26 screw plug 28 first end section
30 zweiter Endabschnitt 30 second end section
32 dritter Abschnitt 32 third section
33 Gewindehülse 33 threaded sleeve
34 Mündungsabschnitt 36 Kragen 34 muzzle section 36 collar
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Claims

Patentansprüche patent claims
1. Thermisch aktivierbare Druckentlastungsvorrichtung (2) mit 1. Thermally activated pressure relief device (2) with
• einem Gehäuse (4), das mindestens einen Einlasskanal (6) und min destens einen Auslasskanal (8) aufweist, • a housing (4) which has at least one inlet channel (6) and at least one outlet channel (8),
• einem Aufnahmeraum (12) in dem Gehäuse (4), der den Einlasskanal (6) und den Auslasskanal (8) verbindet und in dem ein Sperrelement (14) aufgenommen ist, wobei das Sperrelement (14) zwischen einer Sperrposition und einer Freigabeposition bewegbar ist und einen Flu idstrom vom Einlasskanal (6) zum Auslasskanal (8) in der Sperrposi tion absperrt und in der Freigabeposition freigibt, • a receiving space (12) in the housing (4) which connects the inlet channel (6) and the outlet channel (8) and in which a blocking element (14) is accommodated, the blocking element (14) being movable between a blocking position and a release position and blocks a flow of fluid from the inlet channel (6) to the outlet channel (8) in the blocking position and releases it in the release position,
• sowie einem Stützkörper, der das Sperrelement (14) in der Sperrposi tion hält, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasskanal (6) quer zur Bewegungsrichtung des Sperrelements (14) in einer Seitenwand des Aufnahmeraums (12) im Bereich eines Mündungsab schnitts (34) mündet, der in der Sperrposition von dem Sperrelement (14) ausgefüllt ist, wobei in der Sperrposition des Sperrelements (14) der Mündungsabschnitt (34) in der Bewegungsrichtung des Sperrelements (14) gegenüber den Stirnseiten des Sperrelements (14) abgedichtet ist. • and a support body that holds the blocking element (14) in the blocking position, characterized in that the inlet channel (6) is transverse to the direction of movement of the blocking element (14) in a side wall of the receiving space (12) in the region of a mouth section (34) which is filled by the blocking element (14) in the blocking position, wherein in the blocking position of the blocking element (14) the mouth section (34) is sealed in the direction of movement of the blocking element (14) with respect to the end faces of the blocking element (14).
2. Druckentlastungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (12) einen ersten Dichtring (22) an einem ersten Ende des Mündungsabschnitts (34) und einen zweiten Dicht ring (23) an einem zweiten Ende des Mündungsabschnitts (34) aufweist, wobei die Dichtringe (22, 23) gegen die Außenfläche des Sperrelements (14) und die Innenfläche des Aufnahmeraums (12) anliegen, und dass das Sperrelement (14) im Bereich des ersten Dichtrings (22) einen anderen Durchmesser als im Bereich des zweiten Dichtrings (23) aufweist. 2. Pressure relief device (2) according to claim 1, characterized in that the receiving space (12) has a first sealing ring (22) at a first end of the mouth section (34) and a second sealing ring (23) at a second end of the mouth section (34 ), wherein the sealing rings (22, 23) bear against the outer surface of the locking element (14) and the inner surface of the receiving space (12), and that the locking element (14) has a different diameter in the area of the first sealing ring (22) than in the area of the second sealing ring (23).
3. Druckentlastungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper ein Berstkörper (16) ist. 3. Pressure relief device (2) according to claim 1 or 2, characterized in that the supporting body is a bursting body (16).
4. Druckentlastungsvorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (12) eine Bohrung und das Sperrelement ein Absperrkolben (14) ist. 4. Pressure relief device (2) according to any preceding Ansprü surface, characterized in that the receiving space (12) is a bore and the blocking element is a shut-off piston (14).
5. Druckentlastungsvorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgespannte Druckfeder (20) das in der Sperrposition befindliche Sperrelement (14) in Richtung der Freigabeposition drückt. 5. Pressure relief device (2) according to any one of the preceding claims, characterized in that a prestressed compression spring (20) pushes the blocking element (14) located in the blocking position in the direction of the release position.
6. Druckentlastungsvorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stützkörper (16) und dem Sperrelement (14) ein Zwischenelement (18) angeordnet ist. 6. Pressure relief device (2) according to any one of the preceding claims, characterized in that an intermediate element (18) is arranged between the support body (16) and the blocking element (14).
7. Druckentlastungsvorrichtung (2) nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Druckfeder (20) an dem Gehäuse (4) und an dem Zwischenelement (18) abstützt. 7. Pressure relief device (2) according to claim 3 and 6, characterized in that the compression spring (20) on the housing (4) and on the intermediate element (18) is supported.
8. Druckentlastungsvorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslasskanal (8) in einer der Bewegungsrichtung des Sperrelements (14) entgegengesetzten Richtung orientiert ist. 8. Pressure relief device (2) according to any one of the preceding claims, characterized in that the outlet channel (8) is oriented in a direction opposite to the direction of movement of the blocking element (14).
* * * * * * ** * * * * * *
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